6112柴油机二级增压系统匹配及性能模拟研究

论文摘要

随着排放法规的日益严格，促使未来柴油机向着高效率、低排放方向发展。增压技术是提高柴油机功率的重要手段，EGR是降低排放的有效技术。因此采用二级增压与EGR技术结合是未来柴油机发展的主要技术路线之一。本文基于GT-Power软件对6112柴油机建立数字模型，首先基于原机实验数据作校准，建立一级增压模型，在一级增压模型基础上建立了二级增压数字模型。建立四种不同二级增压方案，通过分析对柴油机各个工况的影响，确定了最佳的匹配方案。研究表明，二级增压可以不同程度地改善6112柴油机HC、NOx排放，同时可以大幅提高进气量，具有提高功率密度的潜力，二级增压后发动机平均进气量可以提高23%30%；在额定功率工况下，喷油量提高15%后，功率可以增加30kW，达18%，同时可以使其比油耗降低4.4%；在最大扭矩工况，喷油由每循环121mg提高到128mg后，功率增加9.3kW，提高6.3%，比油耗降低到217g/（kW·h）。同时为了降低柴油机的排放，将EGR和二级增压技术同时使用，可以同时满足提升功率和降低排放的要求。研究结果表明，在1500rpm，全负荷，最优EGR率在10%15%范围内；在2200rpm，全负荷，最优EGR率要高一些，在15%25%范围内。本文的研究为6112柴油机采用二级增压和EGR技术提供了理论依据和重要参考资料。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外柴油机的现状
• 1.3 当今柴油机排放法规
• 1.4 非道路柴油机排放标准
• 1.5 柴油机增压技术
• 1.5.1 现今主要的增压系统
• 1.5.2 废气涡轮增压与柴油机匹配
• 1.5.3 柴油机增压技术发展趋势
• 1.6 废气再循环技术
• 1.6.1 废气再循环原理
• 1.6.2 EGR的引入方法
• 1.7 数值模拟的实际应用
• 1.8 本文的主要内容及意义
• 第二章 二级增压柴油机数字模型的建立
• 2.1 软件介绍
• 2.1.1 GT-Power理论基础
• 2.1.2 GT-Power 模型数据库（Template）的组织体系
• 2.1.3 GT-Power 的模块
• 2.1.4 GT-Power 模块的分类标准
• 2.2 原机模型的建立
• 2.2.1 原机 6112 柴油机的技术参数
• 2.2.2 模型的主要部件设置
• 2.2.3 计算模型的建立
• 2.3 模型的校准
• 2.4 6112 柴油机二级增压模型的建立
• 2.5 本章总结
• 第三章 二级增压对 6112 柴油机的性能影响
• 3.1 方案设计
• 3.2 二级增压对原机性能影响
• 3.3 四种方案对 6112 柴油机性能影响对比
• 3.3.1 四种二级增压方案对最大功率点影响
• 3.3.2 四种二级增压方案对最大扭矩点影响
• 3.3.3 四种二级增压方案对标定转速 75%负荷工况影响
• 3.3.4 四种二级增压方案对最大扭矩转速下 75%负荷工况影响
• 3.4 二级增压对中小负荷工况影响
• 3.4.1 二级增压对转速 2200rpm负荷 50%工况性能影响
• 3.4.2 二级增压对转速 1500rpm负荷 50%工况性能影响
• 3.5 二级增压对怠速工况影响
• 3.6 二级增压对提高功率密度的作用
• 3.6.1 标定转速下提高最大喷油量
• 3.6.2 最大扭矩工况提高喷油量
• 3.7 方案三涡轮增压器状态
• 3.8 本章总结
• 第四章 EGR对二级增压柴油机性能的影响
• 4.1 EGR的提取方案
• 4.2 EGR对最大扭矩点工况影响
• 4.3 EGR对额定功率工况影响
• 4.4 EGR对额定转速 75%负荷工况的影响
• 4.5 本章小结
• 第五章 全文总结
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢